DE102009045589A1

DE102009045589A1 - Vorrichtung zur Behandlung eines Individuums mit Herzminderleistung, Herzstillstand oder Schlaganfall

Info

Publication number: DE102009045589A1
Application number: DE102009045589A
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Prof. Dr. Dr. h.c. Beyersdorf
Original assignee: Universitaetsklinikum Freiburg
Current assignee: Resuscitec De GmbH
Priority date: 2009-10-12
Filing date: 2009-10-12
Publication date: 2011-04-14
Also published as: BR112012008480B1; US11351303B2; US20120203158A1; RU2012119493A; US10086139B2; PL2488231T3; JP5602862B2; US20160310667A1; US20220257861A1; KR20120087127A; EP2488231B1; BR112012008480B8; ES2450145T3; US20190269854A1; US20170035967A1; BR112012008480A2; JP2013507153A; EP2488231A1; CN102740906A; US9402952B2

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Behandlung eines Individiums mit Herzminderleistung, Herzstillstand oder Schlaganfall beschrieben, mit folgenden Komponenten: - eine Analyseeinheit (A), die dazu vorgesehen und eingerichtet ist, wenigstens eine Eigenschaft einer Körperflüssigkeit eines Individiums (P), die zuvor erfasst wurde, zu analysieren und daraus ein Analysenergebnis zu erstellen, - eine die Körperflüssigkeit oder das Individium beeinflussende Wirkeinheit, die dazu vorgesehen und eingerichtet ist, wenigstens eine Substanz in das Individium oder in die Körperflüssigkeit abzugeben und/oder die Körperflüssigkeit mechanisch zu beeinflussen und/oder die Körperflüssigkeit thermisch zu beeinflussen, wobei die Wirkeinheit in Abhängigkeit des Analysenergebnisses steuerbar ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Behandlung eines Individuums mit Herzminderleistung, Herzstillstand oder Schlaganfall.
Mit dem derzeitigen Kenntnisstand sowie den gängigen therapeutischen Verfahren lassen sich Individuen, insbesondere Patienten, die einen Herzstillstand erlitten haben, nur dann ohne Schädigungen des Gehirns sowie der Herzfunktionen wieder beleben, sofern eine kardiopulmonale Reanimation innerhalb eines Zeitraumes von drei bis fünf Minuten nach dem eingetretenen Herstillstand erfolgreich durchgeführt wird. Reanimationen, die mit weiterer zeitlicher Verzögerung durchgeführt werden, führen unweigerlich zu schweren zerebralen Schädigungen, die von der Reperfusion mit normalem Blut, das das ischämische Gewebe massiv irreversibel schädigt, herrühren.
Vornehmlich in der Herzchirurgie nehmen Ischämie- und Reperfusions-veränderungen in Gewebebereichen eine zentrale Rolle ein. So wird beispielsweise eine Myokardischämie entweder vom Chirurgen selbst induziert, beispielsweise im Rahmen einer globalen Ischämie durch Aortenabklemmung, oder auch bei einer Herztransplantation bzw. regional in der „Off-pump-Chirurgie” zur koronaren Bypass-Anlage. Darüber hinaus kommen aber auch Patienten mit Myokardischämie notfallmäßig zur Operation, die beispielsweise einen kardiogenen Schock, einen akuten Koronarverschluss oder einen Zustand unmittelbar nach einer Wiederbelebung einnehmen. Aus diesen Gründen haben sich Herzchirurgen bereits seit Jahrzehnten intensiv mit Ischämie- und Reperfusionsphänomenen beschäftigt.
Nach dem heutigen Wissensstand kann davon ausgegangen werden, dass eine Ischämie, selbst eine lang andauernde Ischämie, nur relativ geringe strukturelle Schädigungen an dem Herzmuskel hervorruft. Wird jedoch nach einem derartigen ischämischen Insult das Myokard mit normalem Blut unter „physiologischen” Bedingungen reperfundiert, so setzt explosionsartig ein zusätzlicher Schädigungsmechanismus ein, der inzwischen als „Reperfusionsschaden” gut erforscht ist. Bei Reperfusion eines ischämisch geschädigten Myokards mit normalem Blut setzen schlagartig Prozesse ein, die das bereits geschädigte Gewebe endgültig zu zerstören vermögen.
Stand der Technik
Zur Vermeidung bzw. vollständigen Verhinderung der durch Reperfusion mit normalem Blut auftretenden Reperfusionsschäden sind Konzepte entwickelt worden, die nach Revaskularisation zunächst eine Behandlung des ischämisch geschädigten Myokards anstreben, indem sowohl die Zusammensetzung des initialen Reperfusates als auch die Bedingungen der initialen Reperfusion darauf ausgerichtet sind, die während der Ischämie entstandenen Schäden zu therapieren bzw. möglicherweise auftretende Reperfusionsschäden von vorneherein auszuschließen.
Das Konzept der kontrollierten Reperfusion basiert zum einen darauf, das initiale Reperfusat abweichend vom körpereigenen Blut zu verändern sowie die Bedingungen der initialen Reperfusion zu modifizieren.
In diesem Zusammenhang geht aus der DE 696 31 046 T2 eine Vorrichtung zur Behandlung eines Patienten mit Herzstillstand hervor, die sich der bekannten Technik der sog. selektiven Aortenbogenperfusion, kurz SAAP, bedient, gemäß der zur Durchführung einer relativ isolierten Perfusion des Herzens und Gehirns bei einem Patienten ein Ballonoklusionskatheter zumeist über die Femoralarterie an den Ort des absteigenden Aortenbogens platziert und anschließend dilatiert wird und nachfolgend über das Lumen des SAAP-Katheters eine oxygenierte Blutersatzlösung, beispielsweise Perfluorokarbonemulsion oder eine polymerisierte Hämoglobinlösung infundiert wird. Die auch als Schutzlösung bezeichnete Blutersatzlösung wird mit Hilfe eines Impulsgabemittels unter pulsierendem Rhythmus intrakorporal verabreicht. In einer Ausführungsvariante verfügt die bekannte Vorrichtung über ein Blutentnahmemittel, mit dem dem Patienten Blut entnommen wird, das einem Blutoxygenierungsmittel zur Sauerstoffanreicherung zugeführt und gemeinsam mit einer dem oxygenierten Blut verabreichten Schutzlösung dem Patienten über ein Blutrückführungsmittel infundiert wird. Anzumerken ist in diesem Zusammenhang, dass zur Durchführung einer selektiven Aortenbogenperfusion und somit zur Anwendung der vorstehenden Vorrichtung ein chirurgischer Eingriff und damit verbunden eine klinische Infrastruktur erforderlich ist.
Auch aus der US 5,195,942 ist eine vergleichbare Vorgehensweise zur Wiederbelebung einer Person zu entnehmen, bei der durch Aufblasen eines Ballonkatheters im Bereich der aufsteigenden Aorta zum Zwecke der Blutflusserhöhung in die Koronararterien eine blutkompatible, sauerstoffreiche Flüssigkeit zur weiteren Durchströmung in die Koronararterien injiziert wird.
Die US 7,387,798 B2 beschreibt ein gattungsgemäßes Verfahren zur Wiederbelebung von Patienten mit Herzstillstand, bei dem dem Patienten eine Liquor-Flüssigkeit aus dem subarachnoiden Bereich des zentralen Nervensystems entnommen wird. Eine künstlich zusammengesetzte Hirn-Rückenmarksflüssigkeit, die eine Vielzahl Komponenten enthält, wie beispielsweise Natrium, Kalium, Kalzium, Magnesium, Wasser, Polypeptide, Insulin sowie ATP, wird anschließend infundiert, woraufhin eine konventionelle kardiopulmonale Reanimation erfolgt.
Aus der US 5,416,078 ist die technische Lehre zu entnehmen, zur Wiederbelebung eines Menschen bzw. Tieres eine Lösung aus Deferoxamine mit wasserlöslichen Biopolymeren dem zu behandelnden Patienten zu verabreichen.
In der WO 94/21195 wird beschrieben zur Organvorbereitung zum Schutze des Organs gegenüber Ischämieschädigungen dem jeweiligen Organ ein Agonist zu dem A3 Adenosin Rezeptor zu verabreichen.
Der EP 1 021 084 B1 ist ein Verfahren zur Behebung oder Reduzierung von Ischämieschäden an einem Organ zu entnehmen. Hierbei wird das geschädigte Organ mit einer gepufferten physiologischen Lösung gespült, um saure Produkte, die sich in dem Organ während der Sauerstoffarmut angesammelt haben, zu entfernen.
Der US 2005/0101907 A1 ist ein automatisches System zur Wiederbelebung eines Patienten zu entnehmen, bei dem die Zuführung einer einzigen Flüssigkeit in Bezug auf den Flüssigkeitszustrom in Abhängigkeit von am Patienten gewonnenen physiologischen Größen infundiert wird.
Ein vergleichbares, automatisches Infusionssystem zur Behandlung von Traumapatienten ist der US 5,938,636 zu entnehmen, bei der eine Infusionsflüssigkeit in Bezug auf Infusionsdruck und Infusionsfluss sensorerfasst und computerüberwacht dem Patienten verabreicht wird.
Darstellung der Erfindung
Es besteht die Aufgabe eine Vorrichtung zu schaffen, mit der eine ganzheitliche Wiederbelebung eines Patienten ohne Risiko des Auftretens von ischämischen Schädigungen möglich wird und dies auch bei einem zeitlichen Abstand zwischen dem Eintritt des Herzstillstandes und dem Einleiten von wiederbelebenden Maßnahmen der deutlich größer ist als das bisher kritische Zeitfenster von 3 bis 5 Minuten. Die Vorrichtung soll die Wiederbelebung möglichst vollautomatisch ermöglichen, so dass vor Ort keine komplizierten therapeutischen Vorkehrungen zu treffen sind. Auch soll die Vorrichtung möglichst leichtgewichtig, portabel und autark bedienbar ausgebildet sein, um auf diese Weise auch als instrument für die Notfallmedizin vor Ort dienen zu können. Ferner soll die Vorrichtung nicht nur bei einem Herzstillstand, sondern auch bei einer Herzminderleistung oder einem Schlaganfall unter Zugrundelegung der gleichen Wirkprinzipien einsetzbar sein.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Den Erfindungsgedanken weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der weiteren Beschreibung, insbesondere unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele, zu entnehmen.
Eine lösungsgemäße Vorrichtung zur Behandlung eines Individuums mit Herzminderleistung, Herzstillstand oder Schlaganfall weist eine Analyseeinheit auf, die dazu vorgesehen und eingerichtet ist, wenigstens eine Eigenschaft einer Körperflüssigkeit eines Individuums zu analysieren und daraus ein Analysenergebnis zu erstellen. Die Eigenschaft der Körperflüssigkeit wurde dabei zuvor erfasst. Auf der Grundlage des durch die Analyseeinheit ermittelten Analyseergebnisses wird eine die Körperflüssigkeit oder das Individuum beeinflussende Wirkeinheit kontrolliert aktiviert, durch die die Körperflüssigkeit oder das Individuum in einer vorgebbaren Weise modifiziert bzw. manipuliert wird. Dies kann durch Abgabe wenigstens einer Substanz in das Individuum oder in die Körperflüssigkeit und/oder durch mechanische Beeinflussung der Körperflüssigkeit und/oder durch thermische Beeinflussung der Körperflüssigkeit erfolgen.
Ein Ziel der Behandlung eines Individuums mit der Vorrichtung ist es, dass bei Aktivierung des natürlichen oder künstlich unterstützten Kreislaufsystems der Körperflüssigkeit oder bei einem initialen Durchströmen von kurz- oder längerfristig vom natürlichen Kreislaufsystem der Körperflüssigkeit abgekoppelten Gewebebereichen mit der Körperflüssigkeit, andernfalls auftretende Ischämie-bedingte Gewebeschädigungen teilweise oder vollständig vermieden werden.
Das Individuum ist insbesondere ein menschlicher oder tierischer Patient. Die Begriffe „Patient” und „Individuum” werden vorliegend synonym verwendet. Als Herzminderleistung werden beispielsweise eine traumatische oder krankheitsbedingte Minderleistung des Herzens verstanden, die beispielsweise durch einen Herzinfarkt, einen kardiogenen Schock oder eine Herzinsuffizienz hervorgerufen sein können.
In einer Variante weist die Vorrichtung ferner eine wenigstens eine Eigenschaft der Körperflüssigkeit des Individuums erfassende Sensoreinheit auf, die ein Sensorsignal generiert, das dann von der Analyseeinheit ausgewertet wird. Während die Analyseeinheit also grundsätzlich dazu geeignet ist, mit einer Sensoreinheit derart zusammenzuwirken, dass ein von der Sensoreinheit ermitteltes bzw. generiertes Sensorsignal von der Sensoreinheit auf die Analyseeinheit übertragbar ist, weist die Vorrichtung in dieser Variante auch eine Sensoreinheit auf. Grundsätzlich ist die Vorrichtung jedoch auch mit bereits bekannten Sensoren kombinierbar.
Die Sensoreinheit kann eine Vielzahl von Sensoren umfassen, von denen jeder wenigstens einen Parameter bzw. eine Eigenschaft der Körperflüssigkeit erfasst.
In einer Variante ist die Sensoreinheit in Form einer nichtinvasiven, mittel- oder unmittelbar am Individuum anbringbaren Baueinheit ausgebildet.
In einer Variante weist die Vorrichtung ein Entnahmemittel auf, das dafür vorgesehen und eingerichtet ist, dem Individuum zumindest einen Teil der Körperflüssigkeit zu entnehmen, bevor diese durch die Wirkeinheit beeinflusst wird. Dazu ist das Entnahmemittel beispielsweise invasiv am Individuum applizierbar. Dabei kann die Körperflüssigkeit dem Individuum auch vollständig oder zumindest weitgehend vollständig entnommen werden. Ist die Körperflüssigkeit beispielsweise Blut, ist eine Entnahme von mindestens 2 Litern, insbesondere mindestens 3 Litern, insbesondere mindestens 4 Litern, insbesondere von sämtlichem Blut, das sich in den Adern des Individuums befindet, möglich.
Insbesondere dann, wenn ein Entnahmemittel vorgesehen ist, ist auch ein Rückführungsmittel vorgesehen, durch das die entnommene und insbesondere behandelte oder beeinflusste Körperflüssigkeit wieder in den Körper des Indivisuums rückführbar ist. Auch das Rückführungsmittel kann invasiv am Individuum appliziert werden.
Zum einen ist es also denkbar, die wenigstens eine Substanz in Form einer Zugabe an die im Patienten befindliche Körperflüssigkeit zuzugeben, beispielsweise im Wege einer Injektion oder Infusion, oder aber die im Patienten befindliche Körperflüssigkeit wird über ein Entnahmemittel aus dem Patienten entnommen und extrakorporal mit der wenigstens einen Substanz angereichert bzw. behandelt und im Anschluss daran in Form einer modifizierten Körperflüssigkeit wieder in den Patienten reperfundiert. Ebenso ist es denkbar die Körperflüssigkeit im Wesentlichen vollständig aus dem Patienten zu entnehmen und anstelle der ursprünglichen Körperflüssigkeit eine modifizierte Körperflüssigkiet oder eine individuell auf den Patienten abgestimmte, wenigstens eine Substanz enthaltende Lösung dem Patienten direkt zuzuführen, um anschließend den Prozess der Reanimation ohne Gewebeschädigungen einleiten zu können.
In einer Ausgestaltung ist die Sensoreinheit mittel- oder unmittelbar mit dem Entnahmemittel verbunden.
Zu Zwecken einer individuell auf die Patientensituation abgestellte Modifikation bzw. Manipulation der patienteneigenen Körperflüssigkeit, insbesondere Blut, wird die Wirkeinheit in einer Variante von einer Auswerte- und Kontrolleinheit auf der Grundlage des Analysenergebnisses, das den aktuellen Patientenzustand repräsentiert, entsprechend angesteuert bzw. geregelt.
In einer Variante dient die Wirkeinheit zur mechanischen Beeinflussung der Körperflüssigkeit gleichfalls zur Manipulation der patienteneigenen Körperflüssigkeit, insbesondere durch extrakorporale Druckbeaufschlagung, insbesondere unter Verwendung technisch bedienbarer Akupressurvorrichtungen, beispielsweise Akupressurverbände, Akupressurwesten etc., die an bzw. um den zu behandelnden Patienten anzubringen sind.
Eine derartige extrakorporale Druckausübung auf den Patienten kann in einer Ausgestaltung, beispielsweise unter Maßgabe der Ansteuer- und Kontrolleinheit, zeitlich und räumlich auf den Patienten gleichmäßig oder zeitlich variabel und/oder räumlich selektiv vorgenommen werden. So ermöglichen insbesondere auf den Patienten pulsatil vorgenommene Druckausübungen mit jeweils unterschiedlichen Anpressdrücken an jeweils unterschiedlichen Körperbereichen eine individuelle Beeinflussung bzw. Manipulation der körpereigenen Flüssigkeit.
Auch ist es denkbar, die Wirkeinheit zur mechanischen Beeinflussung der Körperflüssigkeit in einer invasiv applizierbaren Form auszubilden, beispielsweise in Form einer intrakorporal applizierbaren Ultraschallkapsel, mit der es möglich ist, innerhalb der flüssigkeitsgefüllten Gefäßvolumina individuelle Druckbeaufschlagungen vorzunehmen, die eine zielführende Wirkung auf die Körperflüssigkeit zum Zwecke der Vermeidung ischämischer Gewebeschädigungen zu entfalten vermag.
In einer Variante dient die Wirkeinheit zur thermischen Beeinflussung der Körperflüssigkeit, wobei sie zur extrakorporalen Temperierung des Patienten oder in einer invasiv applizierbaren Form zur intrakorporalen Temperierung der Körperflüssigkeit ausgebildet ist. In beiden Fällen kann die Wirkeinheit entweder zu einer zeitlich und räumlich auf den Patienten gleichmäßigen oder zeitlich variablen und/oder räumlich selektiven Temperierung beitragen.
In einer Variante weist die Vorrichtung eine Auswerte- und Kontrolleinheit auf, die auf der Grundlage des Analyseergebnisses die Wirkeinheit ansteuert oder regelt.
In einer Variante generiert die Auswerte- und Kontrolleinheit Steuersignale und gibt sie derart an ein Fördermittel und/oder eine Wärmetauschereinheit ab, dass Druck, Flussrate und/oder Temperatur der in das Individuum zugeführten wenigstens einen Substanz steuerbar sind.
In einer Variante sind die Analyseeinheit, die Wirkeinheit sowie die Auswerte- und Kontrolleinheit als portable und einheitliche Baueinheit ausgeführt.
In einer Ausgestaltung ist die Sensoreinheit Teil der einheitlichen Baueinheit.
In einer Variante generiert die Sensoreinheit ein die wenigstens eine Eigenschaft der Körperflüssigkeit repräsentierendes Sensorsignal, das leitungsgebunden oder drahtlos an die Analyseeinheit übermittelbar ist, wobei die Auswerte- und Kontrolleinheit auf Grundlage des Analyseergebnisses Steuer- oder Regelsignale generiert. Diese können beispielsweise dazu dienen, die Art und/oder Menge der zuzugebenden Substanz(en) auszuwählen bzw. zu dosieren.
In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung als portable und einfach zu bedienende, insbesondere vollständig autonom funktionierende Einheit ausgebildet, so dass sie nicht notwendigerweise ausschließlich von medizinischem Fachpersonal zu bedienen ist. Eine Ausführungsform besteht aus einer portabel handhabbaren Baueinheit, von der lediglich zwei Leitungen abgehen, die patientenseitig mit dem Körperflüssigkeitssystem zu verbinden sind. Eine Leitung dient zur Entnahme der Körperflüssigkeit aus dem Patienten, über die die Körperflüssigkeit des Patienten in die Baueinheit automatisch abfließt, in der eine Analyse der Körperflüssigkeit bzw. des Blutes sowie eine entsprechende Modifikation der Körperflüssigkeit erfolgt. Über die andere Leitung wird die entsprechend modifizierte Körperflüssigkeit in den Patienten wieder reperfundiert. Alternativ ermöglicht diese Vorrichtung aber auch, dass bevor die modifizierte Körperflüssigkeit in den Patienten rückgeführt wird, dem Patienten eine individuell zusammengestellte Perfusionslösung verabreicht werden kann, deren Zusammenstellung von dem Analyseergebnis der patienteneigenen Körperflüssigkeit abhängt. So ist es für den Behandlungserfolg denkbar, in einem ersten Schritt die Körperflüssigkeit weitgehend vollständig durch die individuell zusammengestellte Perfusionslösung zu substituieren. Erst im weiteren Verlauf der Behandlung wird dem Patienten dann die vorstehend erläuterte modifizierte Körperflüssigkeitverabreicht, ggf. nach erfolgreichem Durchführen von weiteren Reanimationsmaßnahmen.
In einer Variante ist die Wirkeinheit dazu vorgesehen und eingerichtet, die wenigstens eine Substanz dosiert, temperiert und/oder druckbeaufschlagt in das Individuum oder in die Körperflüssigkeit abzugeben.
In einer Variante enthält die Wirkeinheit wenigstens zwei Substanzen und ist dazu vorgesehen und eingerichtet, aus diesen Substanzen wenigstens eine Substanz auszuwählen oder eine Mischung aus wenigstens zwei der Substanzen anzufertigen und diese Substanz oder diese Mischung in das Individuum oder in die Körperflüssigkeit abzugeben.
In einer Variante erfasst die Sensoreinheit zumindest einen der folgenden Parameter der Körperflüssigkeit, der aus der Gruppe umfassend pH-Wert, Sauerstoffpartialdruck (pO₂), Kohlendioxidpartialdruck (pCO₂), Kaliumgehalt (K), Natriumgehalt (Na), Calciumgehalt (Ca), Basenüberschuss (BE), Lactatwert (La) und Glucosegehalt (Gu) ausgewählt ist
In einer Variante ist ferner eine Monitoreinheit bzw. Überwachungseinheit vorgesehen, die mindestens ein Messmittel zur Erfassung wenigstens eines Parameters des Individuums aufweist, der aus der Gruppe der physiologischen Parameter des Individuums, umfassend arteriellen Mitteldruck, zentralvenösen Druck, Pulmonalarterien-Druck, Sauerstoffsättigung und Bluttemperatur, ausgewählt ist, wobei die Monitoreinheit mit einer Auswerte- und Kontrolleinheit zum Zwecke jeweils wenigstens eines einseitigen Informationsaustausches in Verbindung steht.
In einer Variante ist die Körperflüssigkeit Blut. Allerdings sind die Ausgestaltungen der Vorrichtung, die sich auf Blut als Körperflüssigkeit beziehen, auch auf andere Körperflüssigkeiten in analoger Weise übertragbar.
In einer Variante weist die Vorrichtung ein an einem Patienten applizierbares Blutentnahmemittel auf, das insbesondere über einen Blutleitungsweg mit einem am Patienten applizierbaren Blutrückführungsmittel verbunden ist, wobei insbesondere am Blutleitungsweg eine Reservoireinheit vorgesehen ist, von der wenigstens eine bevorratete Substanz in den Blutleitungsweg bzw. in das Rückführmittel zugebbar ist.
In einer Variante kann eine Wärmetauschereinheit vorgesehen sein, die mittelbar oder unmittelbar mit dem Rückführungsmittel verbunden ist.
In einer Variante ist ein Fördermittel vorgesehen, das für einen einstellbaren Blutfluss längs des Blutleitungsweges sorgt, um einen einfachen Transport des Blutes aus dem Körper des Individuums und des modifizierten Blutes in den Körper des Individuums zu gewährleisten.
In einer Variante ist die Analyseeinheit längs des Biutleitungsweges angeordnet, so dass das Blut in Hinblick auf einzelne Blutparameter, insbesondere in Hinblick auf eine Vielzahl von Blutparametern, analysiert wird und ein Blutanalyseergebnis zur weiteren Bewertung bereitgestellt wird. Die Analyse erfolgt in einer Variante online bzw. in situ, während das Blut mittels des Blutentnahmemittels dem Patienten entnommen wird.
Die Vorrichtung weist in einer Variante überdies eine Dosiereinheit auf, die zumindest unter Berücksichtigung des von der Analyseeinheit ermittelten Blutanalyseergebnisses eine vorbestimmbare Menge der wenigstens einen Substanz aus der Reservoireinheit in den Blutleitungsweg bzw. das Rückführungsmittel einbringt. Das heißt, mit Hilfe der Dosiereinheit wird ein von dem aktuellen Zustand des zu behandelnden Patienten individuell zusammengestelltes Reperfusat erzeugt, das dem Patienten dann über das applizierte Blutrückführungsmittel reperfundiert wird.
Insbesondere bei der Reperfusion von modifizierten Blut in den Patienten, aber auch bei der bloßen Verabreichung einer Perfusionsflüssigkeit, erfolgt sowohl die Beimischung von wenigstens einer, insbesondere einer Vielzahl von Substanzen zum patienteneigenen Blut, bzw. in die Perfusionlösung, als auch die Reperfusions selbst, hinsichtlich der Wahl des Reperfusionsdruckes, der Flussrate, der Reperfusionsdauer sowie der Temperatur des Reperfustes, unter Berücksichtigung und in Abgleich an das aktuell sensoriell erfasste Blutbild des Patienten. Dazu kann beispielsweise die bereits erläuterte Monitoreinheit dienen. Somit kann die Wahl und Einstellung der physiologischen Reperfusionsbedingungen auch unter Berücksichtigung der von der Monitoreinheit erfassten physiologischen Parameter vorgenommen werden.
Zur Bewertung des seitens der Analyseeinheit ermittelten Blutanalyseergebnisses und zur Bestimmung von Art und der jeweiligen Menge der dem patienteneigenen Blut bzw. der Perfusionslösung zuzugebenden Substanzen ist in einer Variante eine Auswerte- und Kontrolleinheit vorgesehen, die beispielsweise sowohl mit der Analyseeinheit als auch mit der Dosiereinheit zum Zwecke jeweils wenigstens eines einseitigen Informationsaustausches in Verbindung steht. Innerhalb der Auswerte- und Kontrolleinheit wird das Blutanalyseergebnis unter bestimmten vorgegebenen Bewertungskriterien evaluiert, in denen auch die mittels der Monitoreinheit erfassten physiologischen Patientenparameter Berücksichtigung finden können.
Für den wenigstens einseitigen Informationsaustausch zwischen den einzelnen Vorrichtungskomponenten dienen entweder Datenübertragungsverbindungen in Form konventioneller Datenübertragungsleitungen oder drahtlose Übertragungstechniken.
Als Ergebnis der Evaluation des Blutanalyseergebnisses generiert die Auswerte- und Kontrolleinheit in einer Variante Steuersignale, die an die Dosiereinheit zum Zwecke der Auswahl von Art und Menge der in den Blutleitungsweg einzubringenden Substanzen, übertragen werden. Der Begriff der „Dosiereinheit” ist in diesem Zusammenhang als ein technisches Mittel zu verstehen, mit dem es möglich ist, aus einer Vielzahl von Substanzen, die beispielsweise in einer Reservoireinheit in jeweils getrennten Reservoirkammern bevorratet sind, unter Vorgabe eines definierten Mischungsplans, in dem eine Auswahl jeweiliger Substanzen sowie die Menge der jeweils zuzuführenden Substanz festgelegt ist, in eine Mischung überzuführen, die dem patienteneigenen Blut letztlich beizumischen ist. Nicht notwendigerweise ist es erforderlich, jeweils ausgewählte Substanzen vor der Zugabe zum patienteneigenen Blut vorzumischen, denkbar ist auch eine separate, dosierbare Zuführung jeweils einzeln ausgewählter Substanzen in den Blutleitungsweg.
In einer Ausführungsform sieht die Dosiereinheit wenigstens einen Mischbehälter vor, der über einzeln ansteuerbare Dosiermittel verfügt, die mit den einzelnen Reservoirkammern verbunden sind. Innerhalb des Mischbehälters erfolgt die Herstellung einer der Körperflüssigkeit des Individuums zuzugebenden Substanzmischung, die in Form einer Lösung, einer Suspension oder Emulsion vorliegen kann. So sind die in den Reservoirkammern jeweils bevorrateten Substanzen nicht notwendigerweise flüssig, vielmehr können einzelne Substanzen in fester Form bzw. in Pulverform sowie auch in gasförmiger Phase vorliegen. Zur Bevorratung in den einzelnen Reservoirkammern bieten sich beispielweise die nachfolgenden Substanzen oder Substanzklassen an, aus denen eine individuelle Auswahl zur Herstellung einer der Körperflüssigkeit des Individuums beizumischenden Substanzmischung getroffen werden kann: alkalische oder saure Pufferlösungen, den Natrium-, Kalium- und/oder Kalziumgehalt der Körperflüssigkeit beeinflussende Substanzen, blutverdünnende Substanzen, freie Radikalfänger, Glutamat, Aspartat, Herzrhythmus-stabilisierende Substanzen wie beispielsweise Lidocain, die Leukozytenzahl beeinflussende Mittel, osmotisch aktive Substanzen in Form von Salzen, Glukose und/oder Proteinen.
In einer Variante ist insbesondere längs eines Blutleitungsweges zwischen dem Blutentnahmemittel und dem Rückführungsmittel eine Filtereinheit zur Blutfilterung vorgesehen. Diese Filtereinheit kann beispielsweise einen Leukozytenfilter aufweisen.
In einer Variante ist längs eines Blutleitungsweges zwischen dem Blutentnahmemittel und dem Rückführungsmittel eine Bypassleitung vorgesehen, die dem Rückführungsmittel unmittelbar vorgeordnet ist. Durch die Bypassleitung kann ein Teil des in das Individuum rückzuführenden und modifizierten Blutes in die Analyseeinheit zugeführt werden. Im Falle eines über eine vorgebbare Toleranzschwelle abweichenden Soll-/Istwert-Vergleiches für wenigstens einen erfassbaren Blutparameter kann die Dosiereinheit dann eine Änderung an der Mengenzugabe der wenigstens einen Substanz in den Blutleitungsweg vornehmen.
In einer Variante sind die einzelnen Komponenten der Vorrichtung derart kompakt und leichtgewichtig ausgebildet, dass die Vorrichtung portabel ist.
In einer Variante ist längs eines Blutleitungsweges zwischen dem Blutentnahmemittel und dem Rückführungsmittel eine Sauerstoffanreicherungs- und -abreicherungseinheit für das Blut angeordnet, um den Sauerstoffgehalt des rückzuführenden modifizierten Bluts den jeweiligen Bedürfnissen entsprechend anpassen zu können.
Eine Ausführungsform der lösungsgemäßen Vorrichtung sieht ein portables Grundmodul vor, das im Weiteren als CIRD (als Akronym für die englische Übersetzung „Controlled Integrated Resuscitation Device” des Begriffs „Kontrollierte, integriert-gesteuerte Reanimationsvorrichtung”) bezeichnet wird. Das CIRD-Grundmodul weist einen extrakorporalen Blutleitungsweg auf, der über geeignete Blutentnahme- und (Blut)Rückführungsmittel an den patienteneigenen Blutkreislauf, insbesondere im Bereich der Femoralarterie sowie Femoralvene, applizierbar ist. Das CIRD-Grundmodul sieht längs des extrakorporalen Blutleitungsweges ein Fördermittel zur Aufrechterhaltung eines Blutflusses, einen Oxygenator zur Blutsauerstoffanreicherung sowie eine Einheit zur CO₂-Abreicherung und schließlich einen Leukozytenfilter vor, und kann in modularer Erweiterung mit der vorstehend erläuterten Blutanalyseeinheit sowie den vorstehend beschriebenen Reservoir- und Dosiereinheiten ergänzt werden.
Mit Hilfe einer derartigen Vorrichtung, zu deren automatischen Betrieb und Kontrolle die gleichfalls vorstehend erwähnte Auswerte- und Kontrolleinheit zumeist in Ausbildung einer Rechnereinheit vorgesehen ist, ist es möglich, insbesondere das aus einem Patienten mit Herzstillstand ausgeleitete Blut schnell und automatisch zu analysieren und festzustellen, welche exakte Zusammensetzung von zusätzlichen Substanzen dem patienteneigenen Blut beizumischen ist. Aus dem Ergebnis der Blutanalyse, sowie ggf. unter Berücksichtigung der sensorisch erfassten physiologischen Patientenparameter wird schließlich ein individuell auf den Patienten abgestimmtes Reperfusat automatisch hergestellt und dem Patienten unter optimierten Bedingungen in Bezug auf Pulsabilität, Strömungsdruck, Flussrate und/oder Temperatur zugeführt. Hierdurch werden ideale Bedingungen für die initiale Reperfusion in Hinblick auf den Reperfusionsdruck, den Reperfusionsfluss, die Reperfusionstemperatur sowie die Reperfusionsdauer geschaffen.
Da die lösungsgemäße Vorrichtung eine kontinuierliche Überwachung des patienteneigenen Blutes ermöglicht, können in situ bzw. online, das heißt kontinuierlich, Anpassungen in Bezug auf die Bedingungen der Reperfusion sowie der Zusammensetzung des Reperfusates an den aktuellen Zustand des reperfundierenden Patienten vorgenommen werden. Insbesondere durch die In-situ- bzw. Online-Messung bestimmter Blutwerte, wie beispielsweise der Konzentration an Kaliumionen, Lactat, Glucose oder des pH-Werts etc. sowie durch die kombinierte Messung hämodynamischer Parameter mit Hilfe geeigneter Monitorsensoren, die den Strömungswiderstand, die Temperatur, den Strömungsfluss sowie den Strömungsdruck etc. innerhalb des Blutleitungsweges erfassen, können automatische Anpassungen im Rahmen der kontrollierten Ganzkörper-Reperfusion vorgenommen werden.
Im Rahmen von Experimenten an Schweinen ist die lösungsgemäße Vorrichtung zur extrakorporalen kontrollierten Ganzkörper-Reperfusion mit großem Erfolg erprobt worden. So konnten Tiere 15 Minuten nach einem kontrolliert herbeigeführten Herzstillstand unter normothermen Bedingungen erfolgreich wiederbelebt werden, ohne erkennbare oder messbare Organschäden oder neurologische Schäden. Diese Experimente zeigten erstmals, dass es möglich ist, auch 15 Minuten nach dem Eintritt des Herzstillstandes eine vollständige funktionale neurologische Wiederherstellung zu erlangen, eine Tatsache, die im scharfen Kontrast zum Paradigma der heute üblichen konventionellen Behandlungsmethoden und der Limitationen steht. Insbesondere durch die leichtgewichtig und portable Ausbildung der lösungsgemäßen Vorrichtung eröffnen sich für die Notfallmedizin völlig neue Perspektiven, die dazu führen können, dass sehr viele Patienten, die aus heutiger Sicht keine Chance auf Wiederbelebung und/oder vollständige Genesung haben, zukünftig nicht nur gerettet, sondern auch ohne neurologische Schäden wieder hergestellt werden können.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Behandlung eines Individuums mit Herzminderleistung Herzstillstand oder Schlaganfall, umfassend folgende Schritte:

– Erfassung wenigstens einer Eigenschaft einer Körperflüssigkeit des Individuums mittels einer Sensoreinheit,
– Bewertung der wenigstens einen erfassten Eigenschaft der Körperflüssigkeit durch eine Analyseeinheit und Erstellung eines Analyseergebnisses,

Beeinflussung der Körperflüssigkeit oder des Individuums mittels einer Wirkeinheit durch

• Abgabe wenigstens einer Substanz in das Individuum oder in die Körperflüssigkeit und/oder
• mechanische Beeinflussung der Körperflüssigkeit und/oder
• thermischen Beeinflussung der Körperflüssigkeit,

In einer Variante des Verfahrens wird dem Individuum die Körperflüssigkeit vor der Erfassung der Eigenschaft entnommen und nach der Abgabe der Substanz in die Körperflüssigkeit und/oder nach der mechanischen Beeinflussung der Körperflüssigkeit und/oder nach der thermischen Beeinflussung der Körperflüssigkeit wieder in das Individuum zurückgeführt, insbesondere die mit der Substanz versehene Körperflüssigkeit als modifizierte Körperflüssigkeit wieder in das Individuum zurückgeführt.
In einer Variante des Verfahrens erfolgt die Erfassung, Bewertung und Beeinflussung in einem geschlossenen Regelkreislauf.
In einer Variante des Verfahrens wird das Analyseergebnis mit einem Sollwert verglichen und bei einer quantitativ vorgebbaren Abweichung vom Sollwert eine die dem Analyseergebnis zugrundeliegende Eigenschaft der Körperflüssigkeit beeinflussende Substanz ausgewählt und mit einer von der quantitativen Abweichung abhängigen Menge in das Individuum oder in die Körperflüssigkeit abgegeben.
In einer Variante des Verfahrens ist die Körperflüssigkeit Blut.
In einer Variante des Verfahrens wird dem Individuum Blut als Körperflüssigkeit entnommen, mindestens eine Eigenschaft des Blutes mittels der Sensoreinheit erfasst, durch die Analyseeinheit ein Blutanalyseergebnis erstellt, wobei zumindest unter Berücksichtigung des Blutanalyseergebnisses und wenigstens eines Bewertungskriteriums Art und Menge wenigstens einer Substanz bestimmt werden, die a) in dosierter Form dem Blut zum Erhalt eines modifizierten Blutes beigegeben wird, das in den Patienten reperfundiert wird oder b) die in Form einer Perfusionslösung anstelle des patienteneigenen Blutes in den Patienten reperfundiert wird.
In einer Variante des Verfahrens werden dem Individuum mindestens 2 Liter, insbesondere 3 Liter, insbesondere 4 Liter, insbesondere im Wesentlichen sämtliches Blut, das sich in den Adern des Individuums befindet, entnommen, bevor eine Reperfusion des modifizierten Blutes erfolgt.
In einer Variante des Verfahrens wird dem Patienten das Blut über einen Zeitraum von 10 Sekunden bis 3 Minuten, insbesondere von 20 Sekunden bis 2 Minuten, insbesondere von 30 Sekunden bis 1 Minute entnommen.
In einer Variante des Verfahrens wird von dem modifizierten Blut ein Anteil zu Zwecken einer wiederholten Blutanalyse abgezweigt, und bei Feststellung einer Abweichung zwischen wenigstens einem erfassten Blutparameter als Eigenschaft des Blutes von einem Sollwert eine Korrektur von Art und/oder Menge der wenigstens einen zugegebenen Substanz vorgenommen wird.
In einer Variante des Verfahrens erfolgen die Vorgänge der Blutentnahme, der Blutanalyse, der Zugabe der wenigstens einen Substanz zu dem Blut oder der Perfusionslösung sowie das Reperfundieren des modifizierten Blutes oder der Perfusionslösung in situ.
In einer Variante des Verfahrens wird zusätzlich zur Analyse der Eigenschaft der Körperflüssigkeit wenigstens ein physiologischer Parameter des Individuums erfasst, wobei die Art und Menge der wenigstens einen abzugebenden Substanz und/oder der Druck, die Flussrate und/oder die Temperatur einer in das Individuum zu reperfundierenden modifizierten Körperflüssigkeit unter Berücksichtigung des Analyseergebnisses der Eigenschaft der Körperflüssigkeit und dem physiologischen Parameter des Individuums gewählt werden.
In einer Variante des Verfahrens wird die Reperfusion des modifizierten Blutes oder der Perfusionslösung in das Individuum an wenigstens zwei unterschiedlichen Körperbereichen mit jeweils unterschiedlichen Reperfusionsparametern in Bezug auf Druck, Flussrate, Temperatur und/oder Reperfusionsdauer durchgeführt.
In einer Variante des Verfahrens erfolgt die Blutentnahme mit einer kontrollierten Flussrate von wenigstens 1 l/min, insbesondere von 6 bis 8 l/min.
Sämtliche der vorgenannten Verfahrensvarianten sind miteinander in beliebiger Weise und Reihenfolge kombinierbar.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild einer Illustration einzelner Komponenten eines Ausführungsbeispiels,
2 eine schematische Darstellung der Analyseeinheit,
3 eine schematische Darstellung einer Reservoir- und Dosiereinheit,
4 ein verallgemeinertes Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels,
5 eine Darstellung der neurologischen Defizit-Punkte (NDS) von Schweinen nach einer Behandlung mit einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel und
6 eine Darstellung des Verlaufs des arteriellen Mitteldrucks bei einem einzelnen Experiment innerhalb der Gruppe behandelter Schweine.
Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit
Die 5 und 6 werden in Zusammenhang mit Beispiel 1 erläutert.
In 1 ist eine Blockbilddarstellung zur Illustration aller Komponenten einer Ausführungsform einer lösungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Am Beispiel eines menschlichen Patienten P als Individuum, das einen Herzstillstand erlitten hat, soll die Anwendung der Vorrichtung näher erläutert werden. Im Bereich der Femoralvene wird am Patienten P zur Blutentnahme ein Blutentnahmemittel BE appliziert, von dem sich extrakorporal ein Blutleitungsweg BL erstreckt, der verschiedene technische Komponenten durchläuft und von dem an verschiedenen Stellen entsprechende Leitungsabzweige abgehen sowie in den an verschiedenen Stellen des Blutleitungsweges entsprechende Zuleitungen einmünden, auf die im weiteren näher eingegangen wird. Letztlich mündet der Blutleitungsweg BL wieder im Patienten, insbesondere im Bereich der Femoralarterie, an bzw. in die ein Blutrückführungsmittel BR als Rückführungsmittel appliziert ist.
Zur kontrollierten Blutentnahme aus dem Patienten P sowie zur Einstellung der Reperfusionbedingungen, unter denen die zu erläuternde Vorrichtung modifiziertes Blut bzw. Reperfusat in den Blutkreislauf des Patienten (wieder) zurückfördert, ist ein Fördermittel F längs des Blutleitungsweges BL vorgesehen, das insbesondere in Form einer Zentrifugalpumpe ausgebildet ist und als Bestandteil des leichtgewichtig und portabel ausgebildeten CIRD anzusehen ist. Das Fördermittel F ist über eine im Weiteren noch genauer zu beschreibenden Auswerte- und Kontrolleinheit A/K hinsichtlich der Förderleistung, Fördercharakteristik und Förderdauer, d. h. Druck, Fluss, Dauer sowie Pulsatilität variabel einstellbar. Ferner umfasst das portable CIRD einen Oxygenator O, mit dem das aus dem Patienten entnommene Blut mit Sauerstoff angereichert wird. Gleichfalls ist es möglich, mit Hilfe des Oxygenators in bestimmten Fällen das patienteneigene Blut auch von Sauerstoff zu entreichern. Ferner ist ein Gasblender G vorgesehen, der eine Beeinflussung des Blut-CO₂-Gehaltes, üblicherweise in Form einer Entreicherung des CO₂-Gehaltes im patienteneigenen Blut, vornimmt. Der Oxygenator O ist darüber hinaus für eine individuelle Temperierung der innerhalb des Blutleitungsweges BL geführten Blutströmung mit einer Wärmetauschereinheit WT verbunden, deren Wärmetauschercharakteristik durch die bereits erwähnte Auswerte- und Kontrolleinheit A/K kontrolliert beeinflussbar ist. Schließlich umfasst die portable Einheit CIRD einen Leukozytenfilter, durch den der Leukozytengehalt des patienteneigenen Blutes beeinflusst werden kann.
In dem vom Patienten P unmittelbar abführenden Blutleitungsweg BL ist eine erste Bypassleitung A1 vorgesehen, über die ein Teil des patienteneigenen Blutes in eine Analyseeinheit BA abgezweigt wird, in der das patienteneigene Blut sensoriell nach Maßgabe verschiedener Blutparameter untersucht wird.
In einer erweiterten Ausführungsform ist es denkbar die in 1 erläuterte Vorrichtung durch weitere Funktionseinheiten zu ergänzen, die eine Modifikation bzw. Manipulation des patienteneigenen Blutes in der nachfolgenden Weise vorzunehmen in der Lage sind.
So werden Mittel vorgesehen zur mechanischen Beeinflussung des patienteneigenen Blutes durch extrakorporale Druckausübung auf den Patienten derart, dass die Druckausübung zeitlich und räumlich auf den Patienten gleichmäßig oder zeitlich variabel und räumlich selektiv vorgebbar erfolgt. Derartige Mittel zur mechanischen Beeinflussung des patienteneigenen Blutes können alternativ auch invasiv applizierbar und zur intrakorporalen Druckausübung auf das patienteneigene Blut ausgebildet sein.
Ferner können Mittel zur thermischen Beeinflussung des patienteneigenen Blutes zur extrakorporalen Temperierung des Patienten derart vorgesehen und ausgebildet werden, dass die Temperierung zeitlich und räumlich auf den Patienten gleichmäßig oder zeitlich variabel und räumlich selektiv vorgebbar erfolgt. Alternativ können diese Mittel zur thermischen Beeinflussung des patienteneigenen Blutes invasiv applizierbar ausgebildet sein zur intrakorporalen Temperierung des patienteneigenen Blutes, so dass die Temperierung zeitlich und räumlich innerhalb des Patienten gleichmäßig oder zeitlich variabel und räumlich selektiv vorgebbar erfolgt.
In 2 ist zur näheren Erläuterung eine diesbezügliche Analyseeinheit BA schematisiert dargestellt. Es sei angenommen, dass über die Zuleitung A1 ein Teil des patienteneigenen Blutes in die das Blut analysierende Analyseeinheit BA gelangt. Innerhalb der Analyseeinheit BA ist, insbesondere in Form einer Sensoreinheit, eine Vielzahl einzelner Sensoren SE₁ bis SE_n vorgesehen, die das Blut bezüglich n unterschiedlicher Blutparameter vermessen. In der Analyse- bzw. Sensoreinheit werden in vorteilhafter Weise an sich bekannte Sensoren zusammengefasst, von denen jeder einzelne wenigstens einen der nachfolgend in nicht abschließender Weise angeführten Blutparameter zu erfassen vermag: pH-Wert, Sauerstoffpartialdruck (pO₂), Kohlendioxidpartialdruck (pCO₂), Kaliumgehalt (K), Natriumgehalt (NA), Kalziumgehalt (Ca), die als BE bezeichnete Basenabweichung, auch als Basenüberschuss bzw. Basendefizit bezeichnet, anhand der die Erkennung stoffwechselbedingter Störungen des Säure-Basen-Haushaltes möglich ist, Lactatwert (La), Glucosegehalt (Gu), um nur einige zu nennen.
Jeder einzelne Sensor SE_1...n, ermittelt einen das patienteneigene Blut charakterisierenden Blutparameter SEE_1...n, die zusammengefasst das sogenannte Blutanalyseergebnis BAE ergeben, das die aktuelle Qualität des patienteneigenen Blutes widerspiegelt. Das Blutanalyseergebnis BAE wird insbesondere über eine entsprechende Datenübertragungsleitung zur Auswerte- und Kontrolleinheit A/K übermittelt, in der das Blutanalyseergebnis BAE einer gesonderten Auswertung und Bewertung unterzogen wird, der medizinische Bewertungskriterien zugrunde gelegt werden.
Zweck der Vorrichtung ist es letztlich, das patienteneigene Blut durch Zugabe bestimmter Substanzen in einen modifizierten Zustand überzuführen, der dadurch charakterisierbar ist, dass das speziell modifizierte Blut bzw. das Reperfusat bei der initialen Reperfusion in den Patienten zu Zwecken seiner Wiederbelebung keinerlei Gewebeschädigungen hervorrufen soll. Überdies gilt es, möglicherweise bereits aufgetretene Ischämieschäden an bestimmten Gewebebereichen rückzubilden bzw. zu heilen.
Innerhalb der Auswerte- und Kontrolleinheit A/K erfolgt ein Abgleich zwischen den aktuell sensoriell erfassten einzelnen Blutparametern SEE_1...n des patienteneigenen Blutes jeweils mit blutparameterspezifischen Referenz- bzw. Sollwerten, die es im Rahmen einer Modifikation des patienteneigenen Blutes herzustellen gilt. Unter Maßgabe einer derartigen Auswertung werden die Art und die Menge von den jeweils dem patienteneigenen Blut beizugebenden Substanzen ermittelt. Die Auswerte-/Kontrolleinheit steht in informeller Kommunikation mit einer Reservoireinheit R sowie einer damit kombinierten Dosiereinheit D, die beide in schematisierter Darstellungsform in 3 gezeigt sind. Die Reservoireinheit R umfasst gemäß 3 vier einzelne Reservoirkammern, in denen vier verschiedene Substanzen S₁, S₂, S₃ und S₄ bevorratet sind. Selbstverständlich können auch mehr derartige Reservoirkammern vorgesehen sein, d. h. allgemein Reservoirkammern zur Bevorratung von n unterschiedlichen Substanzen. Die einzelnen Reservoirkammern sind einzeln über Verbindungsleitungen mit einem Mischbehälter MB verbunden, wobei längs der Verbindungsleitungen Dosiermittel in Form von Sperrventilen V₁, V₂, V₃ und V₄ eingebracht sind. Unter Maßgabe des aktuellen Blutanalyseergebnisses BAE und des im Rahmen der Auswerte-/Kontrolleinheit ermittelten Zugabeerfordernisses für die dem patienteneigenen Blut beizumischenden Substanzen werden seitens der Auswerte-/Kontrolleinheit Steuersignale Si₁, Si₂, Si₃, Si₄ generiert, die der Betätigung der Dosiermittel V₁ bis V₄ dienen. Schließlich wird die im Mischbehälter MB bereitgestellte Mischung aus den einzelnen Substanzen in die Blutleitung BL eingebracht.
In einer Variante ist eine Monitoreinheit M, siehe 1, vorgesehen, die über am Patienten P geeignet angebrachte Sensoren physiologische Patientendaten erfasst, so beispielsweise den arteriellen Mitteldruck, den zentralvenösen Druck, den Pulmonalarterien-Druck, die Blutsauerstoffsättigung sowie die Körpertemperatur, um nur einige zu nennen. Auch die physiologischen Patientenparameter werden seitens der Monitoreinheit M zur weiteren Berücksichtigung zur Auswerte- und Kontrolleinheit A/K übertragen, unter deren Berücksichtigung die Auswerte- und Kontrolleinheit, die für die Dosiereinheit D bestimmten Steuersignale Si_1...n generiert.
Bevor das Reperfusat den Patienten P über den Blutleitungsweg BL wieder zugeführt wird, erfolgt mit Hilfe der Analyseeinheit BA eine Analyse des modifizierten Blutes bzw. Reperfusates, um sicherzustellen, dass den Patienten ein korrekt zusammengestelltes bzw. modifiziertes Reperfusat zugeführt wird. Hierzu ist unmittelbar stromauf zum Blutrückführungsmittel BR eine zweite Bypassleitung A2 vorgesehen, die einen Teil des modifizierten Blutes bzw. Reperfusates in die Analyseeinheit BA ableitet. Im Rahmen der Analyseeinheit BA erfolgt eine wiederholte sensorielle Erfassung der einzelnen Blutparameter SEE_1...n, die im Rahmen der Auswerte-/Kontrolleinheit A/K einer Soll-/Istwertanalyse unterzogen werden. Sollten Abweichungen auftreten erfolgt eine Korrektur der generierten Steuersignale Si₁, Si₂, Si₃, Si₄ zur Beeinflussung der Dosiermittel V₁ bis V₄.
Die Auswerte- und Kontrolleinheit generiert überdies auf der Grundlage des Blutanalyseergebnisses BAE sowie der seitens der Monitoreinheit M erfassten physiologischen Patientenparameter Steuersignale zur Ansteuerung sowohl des die Strömungscharakteristik innerhalb des Blutleitungsweges BL bestimmenden Fördermittels F, als auch des das Temperaturniveau des in den Patienten infundierenden Reperfusates bestimmenden Wärmetauschers WT, letztlich mit dem Ziel einer gewebeschonenden Reperfusion des modifizierten Blutes zurück in den Blutkreislauf des Patienten. Hierbei werden insbesondere der Strömungsdruck, der Strömungsfluss, die Pulsatilität, die Strömungsdauer und Temperatur des Reperfusates individuell auf den Patienten angepasst dimensioniert.
4 illustriert in einem schematischen Blockschaltbild eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung. Mit Hilfe einer Sensoreinheit SEH werden Informationen von der Körperflüssigkeit, insbesondere Blut, von einem Patienten P entnommen. Die mit der Sensoreinheit SEH generierten Sensorsignale gelangen an eine Analyseeinheit A, die ein Analyseergebnis generiert, das den aktuellen Zustand der körpereigenen Flüssigkeit bzw. des Bluts repräsentiert. Das Analyseergebnis wird von einer Auswerte- und Kontrolleinheit A/K, beispielsweise unter Zugrundelegung wenigstens eines Bewertungskriteriums, beurteilt. Dann generiert die Auswerte- und Kontrolleinheit Steuer- bzw. Regelsignale zur kontrollierten Aktivierung einer die Körperflüssigkeit beeinflussenden Wirkeinheit KE, die sich insbesondere aus wenigstens einer der nachfolgenden Untereinheiten zusammensetzen kann: Ein Mittel zur Abgabe wenigstens einer Substanz an die Körperflüssigkeit MS, einem Mittel zur mechanischen Beeinflussung der Körperflüssigkeit MM und einem Mittel zur thermischen Beeinflussung der Körperflüssigkeit. Einzelne dieser Mittel können auch in einem gemeinsamen Mittel kombiniert sein. In Abhängigkeit der seitens der Auswerte- und Kontrolleinheit A/K aktivierbaren Mittel erfährt die körpereigene Flüssigkeit des Patienten P eine therapeutische Manipulation bzw. Modifikation zum Zwecke der Vermeidung ischämischer Gewebeschädigungen.
Die lösungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere kompakt in möglichst einem einzigen Gehäuse ausgebildet, um eine möglichst einfache und vollautomatische Bedienung zu gewährleisten. Die Vorgänge der Blutentnahme, der Blutanalyse, der Zugabe der wenigstens einen Substanz zum patienteneigenen Blutes zum Erhalt eines modifizierten Blutes sowie das Reperfundieren des modifizierten Blutes erfolgt automatisch und in situ, ohne dass dabei weitere Kenntnisse über den wiederzubelebenden Patienten vorliegen müssen. Sämtliche Informationen für eine erfolgreiche Reperfusion erhält die Vorrichtung aus den erläuterten Sensordaten, die sich aus dem automatischen Blutscreening sowie den vom Patienten sensoriell abgreifbaren physiologischen Daten ergeben.
Mit Hilfe der lösungsgemäßen Vorrichtung lässt sich eine kontrollierte Ganzkörperperfusion durchführen, mit der sich die Ischämiedauer bis zur irreversiblen Schädigung einzelner Organe und sogar des gesamten Körpers deutlich gegenüber den derzeit engen Zeitgrenzen verlängern lässt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Anwendungsbeispiels einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert.
Beispiel 1: Erfolgreiche Wiederbelebung nach prolongiertem Herz-Kreislaufstillstand
Dieses Beispiel betrifft einen Großtierversuch mit Hausschweinen, die sich nach einer Phase von 15 Minuten normothermer Ischämie kardial und renal sehr gut erholen konnten und neurologisch klinisch unauffällig waren. Aus diesen Daten lässt sich eine Erweiterung der Zeitspanne für eine erfolgreiche Wiederbelebung ableiten.
Material und Methoden
Die Versuche wurden mit Hausschweinen (Deutsche Landrasse) durchgeführt. Diese wurden gemäß den Regeln der Tierschutzbehörden für Labortiere gehalten. Die Versuchsreihen wurden vom Regierungspräsidium Freiburg genehmigt. Das 1. Protokoll (Nr.: G-05/64) erlaubte Experimente mit einer Beobachtungdauer von 24 Stunden, während das 2. Protokoll (Nr.: G-07/04) eine Nachbeobachtung bis zu 7 Tage genehmigte.
Versuchsgruppen
Kontrollgruppe (n = 4)
Normothermer Kreislaufstillstand für 15 Minuten durch induziertes Kammerflimmern gefolgt von leitliniengerechter kardiopulmonaler Reanimation (CPR-ALS).
Behandlungsgruppe (n = 7)
Normothermer Kreislaufstillstand für 15 Minuten durch induziertes Kammerflimmern gefolgt von 60 minütiger Reperfusion unter Anwendung der extrakorporalen Zirkulation (EEC) mit einer Vorrichtung gemäß der obigen Beschreibung.
Kontrollgruppe
Die Schweine (55.3 ± 5.7 kg Körpergewicht (KG)) wurden mit 0.5 mg/kg KG Midazolam and 20 mg/kg KG Ketamin intramuskulär prämediziert und mit 1% Propofol anästhesiert. Nach endotrachealer Intubation wurden die Tiere relaxiert (Pancuronium 0.2 mg/kg KG) und maschinell mit einer Frequenz von 12–15/min volumenkontrolliert beatmet (Servo 900C, Siemens Elema, Solna/Schweden). Das Tidalvolumen lag bei 10–15 ml/kg KG, der positive endexpiratorische Druck (PEEP) bei 5 mmHg. Diese Einstellungen wurden gewählt, um Normalwerte für den pH-Wert des Bluts sowie Sauerstoff- und Kohlendioxidpartialdruck zu erhalten. Die Narkose wurde mit Fentanyl (2 μg/kg KG/h), Isofluran (1.5–2.0%) und Pancuronium (0.2 mg/kg KG/h) weitergeführt. Die Flüssigkeitssubstitution erfolgte mit Ringerlösung (10 mg/kg KG/h). EKG, Körpertemperatur und Sauerstoffsättigung wurden kontinuierlich überwacht.
Alle Eingriffe wurden unter sterilen Bedingungen durchgeführt, die Wundinfektprophylaxe erfolgte mit 30 mg/kg KG Cefotiam. Für den Gefäßzugang (rechte Halsseite) sowie die Induktion des Kammerflimmerns (Epigastrium) waren 2 Gefäßzugänge erforderlich. Der systemische Blutdruck wurde über die rechte Arteria carotis gemessen. Ein Pulmonalarterienkatheter (Arrow International, Reading/PA, USA) wurde über die Vena subclavia rechts eingeschwemmt. Die Messung des Herzzeitvolumens erfolgte über den Pulmonalarterienkatheter in Thermodilutionstechnik. Zur Induktion von Kammerflimmern wurde ein bipolarer Katheter über einen epigastralen Zugang vorgeführt. Vor der Induktion von Kammerflimmern wurden die Tiere intravenös heparinisiert (300 IU/kg KG). Pancuronium (0.2 mg/Kg KG) wurde systemisch verabreicht, um die Extremitätenbewegung während der Defibrillationen zu minimieren.
Danach erfolgte die Induktion von Kammerflimmern gefolgt von 15 Minuten normothermem Kreislaufstilstand. Währen dieser Zeit wurden die Tiere nicht beatmet und vom Beatmungsgerät getrennt. Die kardiopulmonale Reanimation (CPR-ALS) wurde leitliniengerecht nach dem gemeinsamen Standard der Amerikanischen Herzgesellschaft und dem Amerikanischen Kardiologiekolleg (AHA/ACC-Standard) durchgeführt und bestand unter anderem aus Herzdruckmassage, Beatmung mit einem Beatmungsbeutel über den Endotrachealtubus, externer Defibrillation, inotroper und antiarrhythmischer medikamentöser Therapie. Diese Maßnahmen wurden bis zur Stabilisierung der Kreislaufsituation, mindestens jedoch über einen Zeitraum von mindestens 20 Minuten durchgeführt. Wenn eine Kreislaufstabilisierung nach 20 Minuten CPR nicht möglich war, wurde das Experiment beendet. Unmittelbar im Anschluss erfolgte die Entnahme des Gehirns, das in Formalinlösung für die weitere histologische Untersuchung konserviert wurde.
Behandlungsgruppe
In der Behandlungsgruppe (57.0 ± 8.5 kg KG) ist für den Anschluss des arteriellen Schenkels der ECC eine zusätzliche Inzision in der rechten Leiste erforderlich. Vor Induktion der Ischämie wurde nach systemischer Heparinisierung (300 IU/kg KG) die arterielle (14 F) Kanülierung (Arteria femoralis) und die venöse (24 F) Kanülierung (Vena jugularis) durchgeführt (alle Kanülen: MEDOS Medizintechnik AG, Stolberg).
Die zur ECC verwendete Vorrichtung besteht aus einem 3/8'' Standardschlauchset, einem Membranoxygenator (Hilite 7000), einem venösem Reservoir (MVC 4030) and einer Diagonalpumpe (Deltastream DP2; alle Bestandteile MEDOS Medizintechnik AG, Stolberg), die mit einem Wärmetauscher (Stöckert, Sorin-Group Deutschland, München) verbunden sind. Zur Verringerung der leukozytenvermittelten Endothelschädigung befindet sich im arteriellen Schenkel der Vorrichtung ein LG-6 Filter (Pall Medical, East Hills, New York, NY/USA). Ferner wird über eine Messsonde (arterieller Schenkel) eine kontinuierliche Blutgasüberwachung durchgeführt (CDI 500, Terumo, Ann Arbor, MI/USA). Das ECC-System wurde mit 700 ml Ringerlösung, 15000 IU Heparin, 300 ml Zitrat-Phosphate-Dextrose (CPD), 2 g Magnesium-sulfat, 2 g/kg KG 20%igem Mannitol und 10 mg/kg KG Lidocain befüllt (siehe Tabelle 1). Tabelle 1: Primärbefüllung der extrakorporalen Zirkulation (ECC) und Zusammensetzung des kontrollierten Reperfusats

Herzrhythmuskontrolle Lidocain 10 mg/kg KG

Leukozytendepletion LG-6 Filter im arteriellen Schenkel der ECC

Hypokalzämie CPD 300 ml

Magnesium Mg++ 2 g

Mannitol 2 g/kg KG
Abkürzungen:

KG – Körpergewicht, ECC – Extrakorporale Zirkulation, CPD – Citrat-phosphat-dextrose, LG-6 – Leukozytenfilter (LeukoGuard-6^®, Pall Medical, East Hills, New York, NY/USA)

Die Reperfusion nach dem 15-minütigem Kreislaufstillstand erfolgte mit der ECC-Vorrichtung für einen Zeitraum von 60 Minuten. Der systemische arterielle Blutdruck wurde innerhalb der ersten 3 bis 5 Minuten zwischen 30 und 40 mmHg einreguliert, um eine schonende Reperfusion zu gewährleisten (Tabelle 2), danach wurde der Blutdruck auf 50 bis 60 mmHg angehoben und ein voller Blutfluss an der ECC-Vorrichtung durchgeführt (70 bis 80 ml/kg KG/min). Zur schnelleren zerebralen Kühlung und Verlangsamung des Zellmetabolismus wurde während der ersten 30 Minuten der ECC unter pH-stat-Bedingungen gearbeitet und in der zweiten Hälfte der EEC unter alpha-stat-Bedingungen. Tabelle 2: Protokoll der Reperfusionsbedingungen

Kontrollierter Druck des Reperfusats	30–40 mmHg für die ersten 3–5 min nach Kreislaufstillstand
Kontrollierter Fluss des Reperfusats	70–80 ml/kg KG/min
Kontrollierte Bluttemperatur	Kühlung auf 30°C für 30 min, danach Aufwärmen auf 34°C
Kontrollierter Blut-pH-Wert	pH-stat in der Abkühlphase, alpha-stat in der Aufwärmehase

Die Körperkerntemperatur wurde über die ECC auf 30°C abgesenkt mit einem maximalen Gradienten von 10°C zwischen arteriellem und venösem Schenkel der ECC. In der Aufwärmehase wurde für das Ende der ECC nach 60 min eine Minimaltemperatur von 34°C angestrebt (siehe obige Tabelle 2).
Die externe Defibrillation wurde nach Anfahren der ECC durchgeführt (Marquette Hellige CardioServ, Freiburg) und bis zur Etablierung eines regelmäßigen Herzrhythmus weitergeführt.
Die Blutgase und die aktivierte Gerinnungszeit (ACT) wurden alle 15 bis 30 min gemessen (Roche Cobas b 121, Roche Diagnostics GmbH, Mannheim). Unter hämodynamisch und metabolisch stabilen Verhältnissen wurde die ECC nach 60 Minuten beendet und die Kanülen entfernt. Alle Wunden wurden versorgt und das Heparin mit Protaminhydrochlorid (200 IU/kg KG) antagonisiert. Danach wurde die Narkose beendet, die Tiere extubiert und bei stabiler Gesamtsituation in den Stall zur weiteren Überwachung und Therapie verlegt.
Postoperative Therapie
Die Tiere wurden 24 Stunden (Protokoll 1) oder 7 Tage (Protokoll 2) nachbeobachtet und gemäß Protkoll am Ende des Beobachtungszeitraums eingeschläfert (30 mg/kg KG Pentobarbital und Kaliumchlorid). Zuvor erfolgte bei den Tieren mit einem Beobachtungszeitraum von 7 Tagen am letzten Tag eine Magnetresonanztomographie (MRT) des Gehirns. Nach Einschläferung der Tiere wurde das Gehirn entnommen und in Formalin fixiert.
Neurologische Untersuchung
Der neurologische Status wurde unter Anwendung einer artspezifischen Punktesystems (NDS als Akronym für die englische Übersetzung „Neurologic Deficit Score” für den Begriff „neurologische Defizit-Punkte”) erhoben. Die Untersuchungen erfolgten vor der Narkoseeinleitung und alle 24 Stunden nach dem ischämischen Ereignis. In jeder Kategorie können 100 Punkte erreicht werden: 0 Punkte ist neurologisch gesund, 500 Punkte entsprechen einem Hirntod.
Videodokumentation
Wichtige Abschnitte der Experimente des erweiterten Protokolls (Protkoll 2) wurden auf Video aufgezeichnet.
MRT
Eine MRT des Gehirns wurde vor der Ischämie (Ausgangsuntersuchung) und am Ende des Experiments nach 7 Tagen durchgeführt. Die Tiere wurden wie vorbeschrieben anästhesiert und mechanisch beatmet.
Histologische Untersuchung
Hirngewebe aus dem Frontallappen, dem Thalamus, dem Striatum, dem Hippocampus, dem hinterem Hirnstamm und aus den Kleinhirnhemisphären wurden formalinfixiert und danach in Paraffin eingebettet. 4 bis 5 μm dicke Schnitte wurden mit Hematoxilin-Eosin gefärbt; neuronale Apoptose wurde mit TUNEL-Färbung untersucht.
Hämodynamik
Hämodynamische Mesungen wurden vor der Induktion von Kammerflimmern und nach Abgang von der ECC durchgeführt. Das Herzzeitvolumen wurde mit der Thermodilutionsmethode gemessen und die entsprechenden Parameter (CI, SVRI, PVRI) abgeleitet. Ferner wurde die Anzahl der notwendigen Defibrillationen, die Zeit bis zur Etablierung eines stabilen Herzrhythmus sowie die Dauer der ECC registriert.
Temperaturmessungen
Zur kontinuierlichen Registrierung von ECC und Körpertemperatur wurden Temperaturmesssonden im Nasopharynx und in den Bypassschenkeln platziert.
Blutuntersuchungen
Arterielle Blutgase wurden vor Beginn der Ischämie, am Ende der ECC und am Ende des Experiments abgenommen.
Creatininkinase und Serumtransaminase
Das Ausmaß der zellulären Schädigung wurde über die Messung der Aktivität der Creatininkinase (CK), Serumaspartat-amino-transferase (AST) und der Alanin-amino-transferase (ALT) mittels UV-Spektrophotometrie bestimmt (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO) und als in U/ml Plasma angegeben.
Neuronspezifische Enolase
Die Neuronspezifische Enolase (NSE) wurde als Marker einer zerebralen Schädigung unter Anwendung eines Enzyme Immunometric Assays (SynX Pharma Inc., Toronto, ON, Canada) quantifiziert.
Statistische Analyse
Für die statistische ROI-Analyse („ROI” ist ein Akronym der englischen Übersetzung „Region of Interest” für den Begriff „Gebiet von Interesse”) der MRT-Daten wurde SPSS 15.0 (SPSS Inc, Chicago, Illinois, USA) verwendet. Die Varianzanalyse wurde mit einem zweiseitigen t-Test sowie einem Welsh-Test durchgeführt. Eine Bonferroni-Korrektur wurde durchgeführt und die Daten als Mittelwert ± Standardabweichung dargestellt. p-Werte < 0,05 wurden als statistisch signifikant definiert.
Ergebnisse
Letalität
Kontrollgruppe
Alle Tiere verstarben nach 20 Minuten CPR-ALS, da das Kammerflimmern nicht beendet werden und in weiterer Folge keine Kreislaufstabilisierung erzielt werden konnte.
Behandlungsgruppe
Alle Tiere überlebten und wurden 2.6 ± 0.3 Stunden nach Ende der Operation in den Stall verlegt.
NDS
Kontrollgruppe
Da alle Tiere in dieser Gruppe verstarben, konnte keine neurologische Erholung beobachtet werden.
Behandlungsgruppe
Bei allen Tieren (n = 7) lag 24 Stunden nach dem ischämischen Ereignis der NDS bei 98 ± 31. (siehe 5).
In der 5 sind die neurologischen Defizit-Punkte (NDS) der Behandlungsgruppe dargestellt. Wie erwähnt umfasst die Behandlungsgruppe n = 7 Tiere. Der NDS lag nach 24 Stunden bei 98 ± 31. n = 2 Tiere mussten eingeschläfert werden, da die Beobachtung über 24 Stunden hinaus nicht erlaubt war. Der erweiterte Beobachtungszeitraum konnte bei n = 5 Tieren angewendet werden. Innerhalb von 48 Stunden fiel der NDS auf 0 in 4 von 5 Tieren.
Im weiteren Verlauf blieb der NDS bei 0. Ein Tier (n = 1) erlangte das volle Bewußtsein, nahm Nahrung auf, konnte jedoch nicht aufstehen oder laufen. Diese neurologische Schädigung ist mit einem NDS von 110 abgebildet. Vorübergehend traten in der frühen postoperativen Phase (bis 48 Stunden) bei n = 5 Tieren Krampfanfälle auf. Diese konnten problemlos mit intravenösem Calcium und Benzodiazepinen therapiert werden.
Induktion von Kammerflimmern und EKG Veränderungen während der 15 minütigen Ischämie
Kammerflimmern konnte in allen (n = 11) Experimenten rasch induziert werden. Das initiale EKG zeigte ein hochfrequentes Kammerflimmern gefolgt von einer Torsade-de-Pointes-Tachykardie. Im Lauf der folgenden 3 bis 5 min reduzierte sich die Amplitude und pendelte sich nahe an der Nulllinie ein. Kein Versuchstier kehrte spontan zu einem regelmäßigen Herzrhythmus zurück.
Beenden des Kammerflimmerns
Kontrollgruppe
Trotz rezidivierender externer Defibrillation und intravenöser antiarrhythmischer Therapie gelang es in der Kontrollgruppe (n = 4) nicht, das Kammerflimmern zu durchbrechen. Somit lag die die Letalität in dieser Gruppe bei 100%.
Versuchsgruppe

Bei allen Tieren der Versuchsgruppe (n = 7) war die rezidivierende externe Defibrillation (9 ± 5 Schockabgaben) mit ansteigender Schockenergie bis 360 Joule erforderlich, um das Kammerflimmern zu beenden. Bis zur Etablierung eines stabilen Herzrhythmus dauerte es 4.8 ± 1.8 min nach Beginn der ECC. Im weiteren Verlauf war keine externe Defibrillation mehr erforderlich (Tabelle 3). Tabelle 3: Perioperative Daten Versuchsgruppe nach 15 Minuten normothermem Kreislaufstillstand (n = 7)

Anzahl der notwendigen Defibrillationen	9 ± 5
Zeitspanne bis zum Erreichen
eines stabilen Sinusrhythmus (Minuten)	4.8 ± 1.8
ECC (Minuten)	8 ± 5.1
Extubation nach Ende der ECC (Minuten)	140.0 ± 8.7
Verlegung in den Stall (Stunden)	2.6 ± 0.3

Hämodynamik
Kontrollgruppe
Der arterielle Mitteldruck (MAP) lag während der kardiopulmonalen Reanimation bei 32.7+10.6 mmHg. In dieser Gruppe wurde kein Blutfluss gemessen.
Behandlungsgruppe
Der MAP fiel innerhalb von 30 Sekunden nach Induktion des Kammerflimmerns auf 15 ± 4 mmHg und stieg innerhalb der folgenden 3 bis 5 min maximal auf 19 ± 5 mmHg um schließlich auf 8 ± 6 mmHg abzufallen (siehe 6). Die 6 zeigt den Verlauf des arteriellen Mitteldrucks (MAP) vor, während und nach der Induktion von Kammerflimmern mit nachfolgender normothermer Ischämie über 15 Minuten in einem einzelnen Experiment der Behandlungsgruppe. Dabei wird in der 6 eine unmodifizierte arterielle Druckkurve inklusive aller Artefakte (siehe Pfeil) dargestellt. Als Teil der Reperfusionstrategie kann man den erniedrigten Blutdruck an der extrakorporalen Zirkulation in der frühen Reperfusionsphase erkennen. Der Abgang von der extrakorporalen Zirkulation erfolgte nach 60 Minuten. Die Abkürzung CPB wird für „Herz-Lungen-Maschine” verwendet. Der Pulmonalarteriendruck fiel ebenfalls ab und pendelte sich auf dem Niveau des zentralvenösen Drucks ein.
Nach Anfahren der ECC wurde der MAP bei 35 ± 7 mmHg (2 min) and 46 ± 16 mmHg (5 min) gehalten mit entsprechend reduziertem Fluss am Bypass von 44 ± 10 ml/kg KG/min (2 min) and 46 ± 12 ml/kg KG/min (5 min). Norepinephrin wurde in allen Experimenten der Behandlungsgruppe eingesetzt, um einen MAP zwischen 50 and 60 mmHg sicherzustellen. Der korrespondierende Bypassfluss lag bei 67 ± 13 ml ml/kg KG/min.
Nasopharyngeale Temperatur
Kontrollgruppe
Die Temperatur ging nach 15 Minuten normothermer Ischämie von 37.3 ± 0.5°C auf 35.9 ± 0.3°C zurück. Am Ende des Experiments nach 20 Minuten kardiopulmponaler Reanimation lag die Temperatur bei 35.1 ± 0.4°C.
Behandlungsgruppe
Die Temperatur fiel nach 15 Minuten normothermer Ischämie von 37.1 ± 0.3°C auf 36.1 ± 0.4°C. Nach dem Anfahren der ECC wurden die Tiere sofort gekühlt. Nach 30 Minuten ECC erreichten sechs Tiere (n = 6) eine nasopharyngeale Temperatur von 29.6 ± 2.1°C. Aufgrund eines defekten Wärmetauschers wurde ein Tier (n = 1) nach 30 Minuten auf 25.0°C abgekühlt, ohne sichtbare Auswirkungen auf den weiteren Verlauf dieses Versuchstiers. Alle (n = 7) Tiere der Versuchsgruppe wurden an der ECC wieder aufgewärmt und erreichten zum Zeitpunkt des Abgangs von der ECC eine Temperatur von 35.0 ± 0.9°C.
pH-Werte
Kontrollgruppe
Nach 15 Minuten Kreislaufstillstand war es erst nach weiteren 3 bis 5 Minuten Herzdruckmassage möglich, arterielle Blutgase abzunehmen. Unter diesen Bedingungen zeigte sich eine metabolische Alkalose (pH 7.57 ± 0.18).
Behandlungsgruppe
Die Blutabnahme aus der Arteria carotis war am Ende der 15-minütigen Ischämieperiode nicht möglich. Aus diesem Grund wurde etwa 1–2 Minuten nach Beginn der Reperfusion Blut aus der dem arteriellen Schenkel der ECC abgenommen. Ausgehend von den Normalwerten vor Ischämie (pH 7.48 ± 0.40), zeigte sich bei allen Tieren nach 165 Minuten Ischämie eine metabolische Azidose (pH 7.19 ± 0.10). Unter pH-stat-Bedingungen blieb der pH-Wert während der ersten 30 min ECC niedrig. Nach dem Wechsel auf die alpha-stat-Bedingungen und Aufwärmen an der ECC stieg der pH-Wert wieder auf Werte um pH 7.36 ± 0.05 an.
Abgang von der ECC und Abtrainieren von der Beatmung
Kontrollgruppe
Alle Tiere (n = 4) verstarben, da kein Tier in dieser Gruppe nach 20 Minuten kardiopulmonaler Reanimation einen stabilen Kreislauf entwickelte.
Behandlungsgruppe

Alle Tiere wurden von der ECC nach 64 ± 5 min getrennt (siehe obige Tabelle 3). Vier (n = 4) Tiere benötigten dazu medikamentöse Kreislaufunterstützung (Epinephrin 0.06 mcg/kg KG/min oder Dopamin 10 mcg/kgKG/min). Die anderen Tiere (n = 4) konnten ohne Kreislaufunterstützung von der ECC getrennt werden. Kein Tier benötigte eine medikamentöse Kreislaufunterstützung 2 Stunden nach Abgang von der ECC. Das Abtrainieren vom Beatmungsgerät gelang 140.0 ± 8.7 min nach Ende der ECC. Herzfrequenz und Herzindex waren am Ende der Operation höher als am Anfang ohne erhöhte kardiale Füllungsdrücke (Tabelle 4). Tabelle 4: Hämodynamik vor und nach extrakorporaler Zirkulation und am Ende des Eingriffs (n = 7)

	Basis	Ende ECC	Ende Eingriff
HF/min	78 ± 16	96 ± 34	114 ± 12
MAP (mmHg)	80 ± 7	67 ± 14	61 ± 10
AP syst. (mmHg)	103 ± 6	89 ± 23	100 ± 4
AP diast. (mmHg)	63 ± 9	53 ± 6	40 ± 11
MPAP (mmHg)	12 ± 3	25 ± 2	18 ± 2
PAP syst. (mmHg)	19 ± 2	34 ± 4	30 ± 2
PAP diast. (mmHg)	6 ± 4	17 ± 6	9 ± 6
ZVD (mmHg)	4 ± 2	6 ± 3	8 ± 4
PCWP (mmHg)	5 ± 3	4 ± 2	9 ± 4
CI (l/min/m2)	4.6 ± 1.1	5.1 ± 0.6	5.2 ± 1.1
SVI (ml/Schlag/m2)	61 ± 13	55 ± 17	46 ± 11
SVRI (dyn × s × cm–5/m2)	1382 ± 33	1166 ± 14	827 ± 33
PVRI (dyn × s × cm–5/m2)	120 ± 4	404 ± 8	140 ± 5
LVSWI (g·m/m2)	66 ± 16	54 ± 18	38 ± 10
RVSWI (g·m/m2)	9 ± 3	18 ± 8	11 ± 3

Abkürzungen: ECC – extrakorporale Zirkulation, HF – Herzfrequenz, MAP – Arterieller Mitteldruck, AP – Arterieller Blutdruck, syst.- systolisch, diast. – diastolisch, MPAP – Mittlerer Pulmonalarterieller Druck, PAP – Pulmonalarterieller Druck, ZVD – Zentralvenöser Druck, PCWP – Verschlussdruck (in englischer Übersetzung: ”Pulmonary Capillary Wedge Pressure”), CI – Herzindex, SVI – Schlagvolumenindex, SVRI – systemisch-vaskulärer Widerstandsindex, PVRI – pulmonar-vaskulärer Widerstandsindex, LVSWI – linksventrikulärer Schlagarbeitsindex, RVSWI – rechtsventrikulärer Schlagarbeitsindex

Nierenfunktion
Die Diurese war bei allen Tieren (n = 7) der Behandlungsgruppe zufriedenstellend. Blutgasanalysen am Ende des Experiments zeigten für Hämatokrit, Kalium und pH Werte im Bereich der Ausgangsmessungen.
Biochemische Daten
Kontrollgruppe
Die Laborwerte der klinischen Chemie zeigten am Ende des Experiments nach 20 Minuten. Werte nahe der Basismessungen (Tabelle 5). Tabelle 5: Klinische Chemie, Kontrollgruppe (n = 4)

Basis Ende des Experiments

AST (U/I) 28 ± 9 37 ± 18

ALT (U/I) 59 ± 7 48 ± 6

CK (U/I) 4937 ± 3547 4243 ± 2893

NSE (μg/I) 0.5 ± 0.1 0.5 ± 0.0

Abkürzungen: CK – Creatininkinase, AST – Serumaspartat-amino-transferase, ALT – Alanin-amino-transferase, NSE – Neuron-spezifische Enolase
Behandlungsgruppe

Verglichen mit den Messungen vor der Ischämie (AST 34 ± 8 U/I, ALT 37 ± 17 U/I), zeigten diese Tiere am Ende der Operation leicht erhöhte AST- (49 ± 33 U/I) und ALT-Werte (93 ± 77 U/I) (Tabelle 6). In Folge der vorangegangenen intramuskulären Injektion war die CK bereits zu Beginn des Experiments erhöht (2171 ± 859 U/I), mit einem weiteren Anstieg nach der ECC (3225 ± 2587 U/I) und einem Abfall am Ende der Operation (2739 ± 2272 U/I). NSE blieb am Ende der ECC (0.20 ± 0.08 μg/I) im Bereich der Ausgangswerte (0.20 ± 0.10 μg/I) verbunden mit einem weiteren Anstieg am Versuchsende nach 7 Tagen (1.00 ± 0.30 μg/I). Tabelle 6: Klinische Chemie, Behandlungsgruppe (n = 4)

	Basis	Ende ECC	Ende Experiment (Tag 7)
AST (U/I)	34 ± 8	36 ± 15	49 ± 33
ALT (U/I)	37 ± 17	31 ± 7	93 ± 77
CK (U/I)	2172 ± 859	3225 ± 2587	2739 ± 2272
NSE (μg/I)	0.20 ± 0.10	0.20 ± 0.08	1.00 ± 0.30

Abkürzungen: ECC – Extrakorporale Zirkulation, CK – Creatininkinase, AST – Serumaspartat-amino-transferase, ALT – Alanin-amino-transferase, NSE – Neuron-spezifische Enolase

Die Blutgasanalysen zeigten 10 Minuten nach Beginn der ECC eine raschen Abfall des ionisierten Calciums von 1.39 ± 0.03 mmol/I auf 0.58 ± 0.28 mmol/I, stiegen jedoch zum Ende der Operation wieder auf 1.14 ± 0.13 mmol/I an.
MRT
Behandlungsgruppe
Ein MRT des Gehirns wurde vor Ischämie und (n = 5) am Ende des Experiments nach 7 Tagen durchgeführt (n = 4). Bei einem Tier wurde das MRT nach 72 Stunden durchgeführt.
Der ADC (scheinbarer Diffusionskoeffizient) der frontalen grauen Hirnsubstanz unterschied sich signifikant von der Ausgangsmessung (52.3 ± 17.1 vs 17.6 ± 17.0, p = 0.01). Keine signifikanten Unterschiede waren sichtbar in allen anderen ROI-Messungen der ADC und T2W-Bildgebung.
Hirnhistologie
Behandlungsgruppe
Die generalisierte hypxische Schädigung ist moderat. Einzelne hypoxische und diffus verteilte Neurone zeigen Zeichen einer Apoptose. Morphologische Zeichen einer hypoxischen zerebralen Schädigung sind hauptsächlich in den hypoxiesensiblen Arealen CA4, CA3 und dem hippocampalen CA1-Gebieten vorhanden, während im Bereich und anderen Hirnarealen nur minimale Veränderungen bestehen.
Bezugszeichenliste

BE

Blutentnahmemittel

BR

Blutrückführungsmittel

BL

Blutleitungsweg

BA

Analyseeinheit

R

Reservoireinheit

D

Dosiereinheit

A1

Ableitung

A2

Bypassleitung

CIRD

Grundmodul der kontrollierten integriert-gesteuerten Reanimationsvorrichtung

F

Fördermittel

O

Oxygenator

G

Gasblender

LF

Leukozytenfilter

A/K

Auswerte-/Kontrolleinheit

WT

Wärmetauscher

M

Monitoreinheit

S1, S2...

Substanz

Si1...

Steuersignal

V1, V2...

Dosiermittel, Ventil

MB

Mischbehälter

SE1, SE2...

Sensoren

SEE1, SEE2...

Sensorergebnis

BAE

Blutanalyseergebnis

A

Analyseeinheit

SEH

Sensoreinheit

KE

Wirkeinheit

MS

Mittel zur Abgabe wenigstens einer Substanz an die Körperflüssigkeit

MM

Mittel zur mechanischen Beeinflussung der Körperflüssigkeit

MT

Mittel zur thermischen Beeinflussung der Körperflüssigkeit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 69631046 T2 [0007]
US 5195942 [0008]
US 7387798 B2 [0009]
US 5416078 [0010]
WO 94/21195 [0011]
EP 1021084 B1 [0012]
US 2005/0101907 A1 [0013]
US 5938636 [0014]

Claims

Vorrichtung zur Behandlung eines Individuums mit Herzminderleistung, Herzstillstand oder Schlaganfall, mit folgenden Komponenten: – eine Analyseeinheit (A), die dazu vorgesehen und eingerichtet ist, wenigstens eine Eigenschaft einer Körperflüssigkeit eines Individuums (P), die zuvor erfasst wurde, zu analysieren und daraus ein Analysenergebnis zu erstellen, – eine die Körperflüssigkeit oder das Individuum (P) beeinflussende Wirkeinheit (KE), die dazu vorgesehen und eingerichtet ist, wenigstens eine Substanz in das Individuum (P) oder in die Körperflüssigkeit abzugeben und/oder die Körperflüssigkeit mechanisch zu beeinflussen und/oder die Körperflüssigkeit thermisch zu beeinflussen, wobei die Wirkeinheit (KE) in Abhängigkeit des Analysenergebnisses steuerbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine die wenigstens eine Eigenschaft der Körperflüssigkeit des Individuums (P) erfassende Sensoreinheit (SEH) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (SEH) in Form einer nichtinvasiven, mittel- oder unmittelbar am Individuum (P) anbringbaren Baueinheit ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Entnahmemittel (BE) aufweist, das dafür vorgesehen und eingerichtet ist, dem Individuum (P) zumindest einen Teil der Körperflüssigkeit zu entnehmen, bevor diese durch die Wirkeinheit beeinflusst wird.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (SEH) mittel- oder unmittelbar mit dem Entnahmemittel (BE) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Auswerte- und Kontrolleinheit (A/K) aufweist, die auf der Grundlage des Analyseergebnisses die Wirkeinheit (KE) ansteuert oder regelt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Kontrolleinheit (A/K) Steuersignale (Si₁, Si₂, ...) generiert und an ein Fördermittel (F) und/oder eine Wärmetauschereinheit (WT) derart abgibt, dass Druck, Flussrate und/oder Temperatur der in das Individuum zugeführten wenigstens einen Substanz steuerbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyseeinheit (A), die Wirkeinheit (KE) sowie die Auswerte- und Kontrolleinheit (A/K) als portable und einheitliche Baueinheit ausgeführt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (SEH) Teil der einheitlichen Baueinheit ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (SEH) ein die wenigstens eine Eigenschaft der Körperflüssigkeit repräsentierendes Sensorsignal generiert, das leitungsgebunden oder drahtlos an die Analyseeinheit (A) übermittelbar ist, und dass die Auswerte- und Kontrolleinheit (A/K) auf Grundlage des Analyseergebnisses Steuer- oder Regelsignale generiert.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkeinheit (KE) dazu vorgesehen und eingerichtet ist, die wenigstens eine Substanz dosiert, temperiert und/oder druckbeaufschlagt in das Individuum oder in die Körperflüssigkeit abzugeben.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkeinheit (KE) wenigstens zwei Substanzen bevorratet und dazu vorgesehen und eingerichtet ist, aus diesen Substanzen wenigstens eine Substanz auszuwählen oder eine Mischung aus wenigstens zwei der Substanzen anzufertigen und diese Substanz oder diese Mischung in das Individuum (P) oder in die Körperflüssigkeit abzugeben.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (SEH) zumindest einen der nachfolgenden Parameter der Körperflüssigkeit erfasst: pH-Wert, Sauerstoffpartialdruck, Kohlendioxidpartialdruck, Kaliumgehalt, Natriumgehalt, Calciumgehalt, Basenüberschuss, Lactatwert, Glucosegehalt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Monitoreinheit (M) vorgesehen ist, die mindestens ein Messmittel zur Erfassung wenigstens eines Parameters des Individuums (P) aufweist, der aus der Gruppe der physiologischen Parameter des Individuums, umfassend arteriellen Mitteldruck, zentralvenösen Druck, Pulmonalarterien-Druck, Sauerstoffsättigung und Bluttemperatur, ausgewählt ist, wobei die Monitoreinheit (M) mit einer Auswerte- und Kontrolleinheit (A/K) zum Zwecke jeweils wenigstens eines einseitigen Informationsaustausches in Verbindung steht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Körperflüssigkeit Blut ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkeinheit (KE) ein am Individuum (P) applizierbares Blutentnahmemittel (BE), ein am Individuum (P) applizierbares Rückführungsmittel (BR) und eine mit dem Rückführungsmittel verbundene Reservoireinheit (R) aufweist, von der eine bevorratete Substanz mittel- oder unmittelbar in das Rückführungsmittel zugebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkeinheit (KE) eine Dosiereinheit (D) aufweist, die zumindest unter Berücksichtigung eines von der Analyseeinheit (BA) ermittelten Blutanalyseergebnisses (BAE) eine vorbestimmbare Menge der wenigstens einen Substanz aus der Reservoireinheit (R) in das Rückführungsmittel einbringt.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass längs eines Blutleitungsweges (BL) zwischen dem Blutentnahmemittel (BE) und dem Rückführungsmittel (BR) dem Rückführungsmittel (BR) unmittelbar vorgeordnet eine Bypassleitung (A2) vorgesehen ist, durch die ein Teil des in das Individuum rückzuführenden und modifizierten Blutes in die Analyseeinheit (BA) zuführbar ist, und dass die Dosiereinheit (D) im Falle eines abweichenden Soll-/Istwert-Vergleiches für wenigstens einen erfassbaren Blutparameter eine Änderung an der Mengenzugabe der wenigstens einen Substanz in den Blutleitungsweg (BL) vornimmt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass längs eines Blutleitungsweges (BL) zwischen dem Blutentnahmemittel (BE) und dem Rückführungsmittel (BR) eine Sauerstoffan- und -abreicherungseinheit für das Blut vorgesehen ist.